Склад нафти

Як відомо кожному школяру, без нафти і нафтопродуктів було б абсолютно неможливо нормальний розвиток нашої цивілізації, адже на одержуваних з нафти різних видах палива їздять автомобілі, літають літаки. Величезна кількість різних засобів пересування і всілякого обладнання (наприклад, пересувні електростанції) сьогодні працює на нафтопродуктах. Однак далеко не всі знають хімічний склад нафти і деякі її фізичні властивості. І щоб заповнити цю прогалину, ми й підготували для вас цю статтю. А почнемо з загальних відомостей про нафту.

Загальна інформація

Нафта - це видобувається в природі горюча масляниста рідина, яка складається з досить складної суміші різних органічних сполук, зокрема - вуглеводнів. Залежно від місця видобутку хімічний склад нафти може змінюватися, що тягне за собою і зміну кольору цієї горючої рідини. Нафта може бути і майже чорної, і червоно-коричневою, і зеленувато-жовтою і навіть зовсім безбарвною. Також нафту відрізняється специфічним запахом. У природі нафта залягає на глибині від декількох десятків метрів до декількох кілометрів. Так, на деяких свердловинах нафту викачується з глибини до 2-3 км. Переважна більшість покладів нафти в землі розташовується на глибині від 1 до 3 км. Також нафту може залягати і на малій глибині і навіть природним чином виходити на поверхню. Правда, в цих випадках під впливом атмосферного повітря нафту перетворюється на бітуми і бітумні піски, а також в напівтвердий асфальт і досить густу мальту. Далі ми будемо говорити головним чином про хімічний та фізичний склад і властивості нафти. Зауважимо тільки, що з асфальтом і природними горючими газами нафту ріднить схоже хімічну будову: всі ці речовини в хімії називають петролітамі. Петроліти - це горючі речовини біологічного походження, до яких належать, у тому числі і багато видів не тільки рідкого, але й твердого палива.

Хімічний склад нафти

Як ви думаєте, з якої кількості більш простих речовин складається нафту? З десяти? Зі ста? Насправді нафта - це суміш близько тисячі (!) Різних речовин, з яких приблизно 80% складають рідкі вуглеводні (більше п'ятисот речовин). На частку сірчистих речовин в нафти (а їх близько двохсот п'ятдесяти) припадає приблизно 3%. Дещо менше кисневих (80-85) і азотистих (30) речовин. Також в нафти може міститися до 10% води і до 4% розчинених вуглеводневих газів. До складу нафти входить і деяку кількість металовмісних речовин з вмістом нікелю і ванадію. Ну і крім усього іншого, в нафти в різних пропорціях можуть міститися і мінеральні солі, і розчини солей різних органічних кислот, і, звичайно ж, всілякі механічні домішки.

Вуглеводневий склад нафти

Як ви тільки що дізналися, найбільший відсоток в будь нафти становлять вуглеводневі сполуки. Залежно від родовища їх частка може становити і більше 80% - аж до 90%. Що ж це за з'єднання? Перш за все, так звані нафтенові і парафінові. Нафтенові до обсягу всього вуглеводню становлять від 25 до 70%, а парафінових може міститися від 30 до 50%. Також у складі нафти представлені і ароматичні вуглеводневі сполуки, і гібридні: нафтено-ароматичні, парафіно-нафтенові та інші. До речі, перераховані назви сполук служать також і найменуваннями для різних типів нафти. Розрізняють парафінові, нафтенові, метанові, ароматичні нафти (в середовищі нафтовиків для слова «нафта» допустимо вживання множини в значенні «типи нафти»). Нафти дається найменування по тому класу вуглеводнів, які в ній присутні більше 50%. Якщо ж домінують два якихось класу (наприклад, по 30% парафінових і нафтенових вуглеводнів), цей тип нафти отримує подвійну назву по обох класах. У нашому прикладі це парафино-нафтенові тип. Першим у назві йде клас вуглеводнів, який представлений в тому чи іншому типі нафти в кілька більшій кількості. Тому розрізняють, наприклад, метано-ароматичний і ароматичною-метановий тип, нафтено-ароматичний і ароматичною-нафтенові, нафтено-метановий і метано-нафтенових і т.д.

Склад нафти за елементами

Оскільки нафту, залежно від свого походження, може мати досить різнорідний склад, про процентне співвідношення тих чи інших хімічних елементів в ній можна говорити досить умовно. Проте, відзначимо, що в різних типах нафти основними складовими елементами є вуглець, водень і сірка, рідше - кисень і азот. А всього ж в окремому типі нафти може бути представлено до 80 різних хімічних елементів. Деякі з них присутні в таких мікроскопічних кількостях, що їх вміст у відсотках вимірюється з використанням негативних ступенів. Так, наприклад, вміст нікелю в окремих типах нафти коливається від від 10^?4 до 10^?3% Або, якщо виражати це за допомогою десяткового дробу: від 0,0001 до 0,001%. Тобто, в кілограмі нафтопродукту може міститися тисячна або сота частка грама нікелю. Що стосується процентного вмісту вуглецю, то воно може коливатися від 82 до 87%. Водень міститься в нафті в кількостях від 11 до 14%, а сірка - від 0,01 до 8%. Також в нафти може міститися до 1,8% азоту і до 0,35% кисню. З сірковмісних речовин відзначимо присутність тіофанов, тіофенів, меркаптанів і моно- і дисульфідів. Азотовмісні речовини представлені піроліл, карбазол, індол, хіноліну, порфиринами і піридину, а кислородосодержащие - фенолами, нафтеновими кислотами і смолисто-асфальтенових речовинами.

Фізичний склад нафти

Точніше, мова тут піде про її фізичні властивості. Залежно від хімічного складу нафту має велику кількість відтінків кольору. Як правило, колір нафти коливається від темного бурого, майже чорного до світло-коричневого, практично прозорого відтінку. Однак зустрічаються типи нафти навіть смарагдового відтінку, а також червоно-коричневого кольору. Молекулярна маса нафти може коливатися від 200 до 450 г / моль речовини. Щільність нафти зазвичай коливається в межах від 0,7 до 1 г на кубічний см. По щільності нафту ділиться на легку (0,83 і нижче), середню (0,83-0,86) і важку (від 0,86). Також слід зазначити, що щільність нафти залежить, в першу чергу, від тиску і температури речовини. Температура кипіння також може відрізнятися. Легка нафта може закипати і при 30 градусах за шкалою Цельсія, а важка - від 100 і вище. Температура кристалізації нафти цілком і повністю залежить від вмісту в ній парафіну. Нафта з низьким вмістом парафіну кристалізується тільки при дуже низьких температурах (до -60 градусів Цельсія), а нафти з високим вмістом парафіну іноді потрібно і +30 градусів. Також не можна не сказати про те, що нафта - це речовина, як правило, легко спалахують, але, залежно від типу вона може спалахувати і при негативних температурах від -30 -35 градусів і при дуже високих - від +120 градусів. У воді нафту не розчиняється, однак утворює з нею стійкі емульсії. Що ж стосується зневоднення нафти, якого вимагають різні галузі промисловості, то на сьогоднішній день існує відразу кілька ефективних методів розділення нафти і води.

Фракційний склад нафти

Це один з найважливіших показників якості нафти. При перегонці нафти від неї шляхом поступового підвищення температури відокремлюють різні складові - так звані фракції. Так, петроліевая фракція википає при температурах до 100 градусів за шкалою Цельсія, бензинова - до 180, Лігроїнова - при температурах від 140 до 180 градусів, гасова - від 140 до 220 і, нарешті, при температурі від 180 до 350 градусів википає і дизельна фракція . Бензинові фракції називають легенями, оскільки вони википають раніше всіх, гасові - середніми, а дизельні - важкими. Залишок, що не википає навіть при температурі 350 градусів, називається мазутом. Розігнаний під вакуумом до температури понад 500 градусів мазут називають гудрон. Мазут є основним компонентом для виробництва різних масел.